Язык программирования arduino совместимых устройств основана

Что за особый язык программирования используется для Arduino?

Хочется прояснить ситуацию с так называемым «языком программирования Arduino», который «основан на Wiring». Подобные сочетания слов часто встречаются на страничках, посвященных Arduino. На официальном сайте так и пишут: «. is programmed using the Arduino programming language (based on Wiring)». По факту нет никакого особого языка программирования, и фактически программы пишутся на C/C++, а компилируются и собираются с помощью широко известного avr-gcc.
Все особенности сводятся к тому, что имеется набор библиотек, включающий в себя некоторые функции (вроде pinMode) и объекты (вроде Serial), а при компиляции Вашей программы среда разработки создает временный .cpp файл, в который кроме Вашего кода включается еще несколько строчек, и полученный результат скармливается компилятору а затем линковщику с нужными параметрами.
Для примера можно создать маленький проект с любым именем, добавить туда минимум кода, например так:

--- Test.pde --- void setup() < pinMode(13, OUTPUT); >void loop() < digitalWrite(13, 1); delay(500); digitalWrite(13, 0); delay(500); >---

Если теперь «зашить» полученную программу в Arduino, то в папке с проектом появится папка «applet», а в ней куча файлов. В основном это объектники, содержащие скомпилированные стандартные функции, а также готовая скомпилированная программа в разных форматах (ELF, ROM, HEX). Самым интересным является .cpp файл — это то, во что превратился наш код:

--- Test.cpp --- #include "WProgram.h" // тут определения всех Arduino ф-ий, констант и т.д. void setup(); // объявляют ф-ии setup() и loop(), в которых наша void loop(); // программа для Arduino и пишется void setup() < // --- а вот с этого места пошел наш исходник --- pinMode(13, OUTPUT); >void loop() < digitalWrite(13, 1); delay(500); digitalWrite(13, 0); delay(500); >// здесь наш код кончился, опять пошли "довески" int main(void) // здесь как и принято в c/c++ ф-ия main() < init(); // в ней вызывается своя инициализация setup(); // затем вызывается наш setup() for (;;) // и в бесконечном цикле вызывается наш loop() loop(); return 0; // а сюда вообще никогда не попадаем >---

На самом деле среда Arduino делает еще какие-то мелкие преобразования исходного кода, например декорирует не латинские символы, выносит все «#include» наверх, может еще какие-то мелочи, но идея остается той же самой.

Источник

Программирование Arduino

Язык программирования устройств Ардуино основан на C/C++. Он прост в освоении, и на данный момент Arduino — это, пожалуй, самый удобный способ программирования устройств на микроконтроллерах.

Базовые и полезные знания, необходимые для успешного программирования под платформу Arduino:

Структура программы Ардуино.

Структура программы Ардуино достаточно проста и в минимальном варианте состоит из двух частей setup() и loop().

// код выполняется один раз при запуске программы

// основной код, выполняется в цикле

Функция setup() выполняется один раз, при включении питания или сбросе контроллера. Обычно в ней происходят начальные установки переменных, регистров. Функция должна присутствовать в программе, даже если в ней ничего нет.

После завершения setup() управление переходит к функции loop(). Она в бесконечном цикле выполняет команды, записанные в ее теле (между фигурными скобками). Собственно эти команды и совершают все алгоритмические действия контроллера.

Первоначальные правила синтаксиса языка C.

; точка с запятой Выражения могут содержать сколь угодно много пробелов, переносов строк. Признаком завершения выражения является символ ”точка с запятой ”.

< >фигурные скобки определяют блок функции или выражений. Например, в функциях setup() и loop().

/* … */ блок комментария, обязательно закрыть.

// однострочный комментарий, закрывать не надо, действует до конца строки.

// это одна строка комментария

Переменные и типы данных.

Переменная это ячейка оперативной памяти, в которой хранится информация. Программа использует переменные для хранения промежуточных данных вычислений. Для вычислений могут быть использованы данные разных форматов, разной разрядности, поэтому у переменных в языке C есть следующие типы.

Тип данных	Разрядность, бит	Диапазон чисел
boolean	8	true, false
char	8	-128 … 127
unsigned char	8	0 … 255
byte	8	0 … 255
int	16	-32768 … 32767
unsigned int	16	0 … 65535
word	16	0 … 65535
long	32	-2147483648 … 2147483647
unsigned long	32	0 … 4294967295
short	16	-32768 … 32767
float	32	-3.4028235+38 … 3.4028235+38
double	32	-3.4028235+38 … 3.4028235+38

Типы данных выбираются исходя из требуемой точности вычислений, форматов данных и т.п. Не стоит, например, для счетчика, считающего до 100, выбирать тип long. Работать будет, но операция займет больше памяти данных и программ, потребует больше времени.

Объявление переменных.

Указывается тип данных, а затем имя переменной.

int x; // объявление переменной с именем x типа int
float widthBox; // объявление переменной с именем widthBox типа float

Все переменные должны быть объявлены до того как будут использоваться.

Переменная может быть объявлена в любой части программы, но от этого зависит, какие блоки программы могут ее использовать. Т.е. у переменных есть области видимости.

• Переменные, объявленные в начале программы, до функции void setup(), считаются глобальными и доступны в любом месте программы.
• Локальные переменные объявляются внутри функций или таких блоков, как цикл for, и могут использоваться только в объявленных блоках. Возможны несколько переменных с одним именем, но разными областями видимости.

int mode; // переменная доступна всем функциям

void setup() // пустой блок, начальные установки не требуются
>

long count; // переменная count доступна только в функции loop()

При объявлении переменной можно задать ее начальное значение (проинициализировать).

int x = 0; // объявляется переменная x с начальным значением 0
char d = ‘a’; // объявляется переменная d с начальным значением равным коду символа ”a”

При арифметических операциях с разными типами данных происходит автоматическое преобразование типов данных. Но лучше всегда использовать явное преобразование.

int x; // переменная int
char y; // переменная char
int z; // переменная int

z = x + (int) y; // переменная y явно преобразована в int

Арифметические операции.

=	присваиваниее
+	сложение
—	вычитание
*	произведение
/	деление
%	остаток от деления

Операции отношения.

==	равно
!=	не равно
	меньше
>	больше
	меньше или равно
>=	больше или равно

Логические операции.

&&	логическое И
||	логическое ИЛИ
!	логическое НЕ

Операции над указателями.

*	косвенная адресация
&	получение адреса переменной

Битовые операции.

&	И
|	ИЛИ
^	ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ
~	ИНВЕРСИЯ
	СДВИГ ВЛЕВО
>>	СДВИГ ВПРАВО

Операции смешанного присваивания.

++	+ 1 к переменной
—	— 1 к переменной
+=	сложение
-=	вычитание
*=	умножение
/=	деление
%=	остаток от деления
&=	битовое И
|=	битовое ИЛИ

Выбор вариантов, управление программой.

Оператор IF проверяет условие в скобках и выполняет последующее выражение или блок в фигурных скобках, если условие истинно.

if (x == 5) // если x=5, то выполняется z=0
z=0;

if (x > 5) // если x > 5, то выполняется блок z=0, y=8;

IF … ELSE позволяет сделать выбор между двух вариантов.

if (x > 5) // если x > 5, то выполняется блок z=0, y=8;
<
z=0;
y=8;
>
else // в противном случае выполняется этот блок
<
z=0;
y=0;
>

ELSE IF – позволяет сделать множественный выбор

if (x > 5) // если x > 5, то выполняется блок z=0, y=8;
<
z=0;
y=8;
>

else if (x > 20) // если x > 20, выполняется этот блок
<
>

else // в противном случае выполняется этот блок
<
z=0;
y=0;
>

SWITCH CASE — множественный выбор. Позволяет сравнить переменную (в примере это x) с несколькими константами (в примере 5 и 10) и выполнить блок, в котором переменная равна константе.

case 5 :
// код выполняется если x = 5
break;

case 10 :
// код выполняется если x = 10
break;

default :
// код выполняется если не совпало ни одно предыдущее значение
break;
>

Цикл FOR. Конструкция позволяет организовывать циклы с заданным количеством итераций. Синтаксис выглядит так:

for ( действие до начала цикла;
условие продолжения цикла;
действие в конце каждой итерации )

Пример цикла из 100 итераций.

Цикл WHILE. Оператор позволяет организовывать циклы с конструкцией:

while ( выражение )
<
// код тела цикла
>

Цикл выполняется до тех пор, пока выражение в скобках истинно. Пример цикла на 10 итераций.

DO WHILE – цикл с условием на выходе.

do
<
// код тела цикла
> while ( выражение );

Цикл выполняется пока выражение истинно.
BREAK – оператор выхода из цикла. Используется для того, чтобы прервать выполнение циклов for, while, do while.

x = 0;
while ( x < 10 )
<
if ( z > 20 ) break; // если z > 20, то выйти из цикла
// код тела цикла
x++;
>

GOTO – оператор безусловного перехода.

goto metka1; // переход на metka1
………………
metka1:

CONTINUE — пропуск операторов до конца тела цикла.

x = 0;
while ( x < 10 )
<
// код тела цикла
if ( z > 20 ) continue; // если z > 20, то вернуться на начало тела цикла
// код тела цикла
x++;
>

Массив это область памяти, где последовательно хранятся несколько переменных.

int ages[10]; // массив из 10 переменных типа int

float weight[100]; // массив из 100 переменных типа float

При объявлении массивы можно инициализировать:

Обращаются к переменным массивов так:

x = ages[5]; // x присваивается значение из 5 элемента массива.
ages[9] = 32; // 9 элементу массива задается значение 32

Нумерация элементов массивов всегда с нуля.

Функции позволяют выполнять одни и те же действия с разными данными. У функции есть:

• имя, по которому ее вызывают;
• аргументы – данные, которые функция использует для вычисления;
• тип данных, возвращаемый функцией.

Описывается пользовательская функция вне функций setup() и loop().

void setup() <
// код выполняется один раз при запуске программы
>

void loop() <
// основной код, выполняется в цикле
>

// объявление пользовательской функции с именем functionName
type functionName( type argument1, type argument1, … , type argument)
<
// тело функции
return();
>

Пример функции, вычисляющей сумму квадратов двух аргументов.

int sumQwadr (int x, int y)
<
int x, y;
return( x* x + y*y);
>

Вызов функции происходит так:

d= 2; b= 3;
z= sumQwadr(d, b); // в z будет сумма квадратов переменных d и b

Функции бывают встроенные, пользовательские, подключаемые.

Очень коротко, но этих данных должно хватить для того, чтобы начать писать программы на C для систем Ардуино.

Последнее, что я хочу рассказать в этом уроке, как принято оформлять программы на C. Думаю, если вы читаете этот урок в первый раз, стоит пропустить этот раздел и вернутся к нему позже, когда будет что оформлять.

Рекомендации по оформлению программ на языке C.

Главная цель внешнего оформления программ это улучшить читаемость программ, уменьшить число формальных ошибок. Поэтому для достижения этой цели можно смело нарушать все рекомендации.

Имена в языке C.

Имена, представляющие типы данных, должны быть написаны в смешанном регистре. Первая буква имени должна быть заглавная (верхний регистр).

Переменные должны быть записаны именами в смешанном регистре, первая буква срочная (нижний регистр).

Константы должны быть записаны в верхнем регистре. В качестве разделителя нижнее подчеркивание.

Методы и функции должны быть названы глаголами, записанными в смешанном регистре, первая буква в нижнем регистре.

Справочник языка Ардуино

Язык Arduino можно разделить на три раздела:

Операторы

Управляющие операторы

Синтаксис

Арифметические операторы

Операторы сравнения

• == (equal to)
• != (not equal to)
• <(less than)
• > (greater than)
• <=(less than or equal to)
• >= (greater than or equal to)

Логические операторы

Унарные операторы

• ++ (increment)
• — (decrement)
• += (compound addition)
• -= (compound subtraction)
• *= (compound multiplication)
• /= (compound division)

Данные

Константы

Типы данных

Преобразование типов данных

Область видимости переменных и квалификаторы

Функции

Цифровой ввод/вывод

Аналоговый ввод/вывод

Дополнительные фунции ввода/вывода

Работа со временем

Математические функции

Тригонометрические функции

Генераторы случайных значений

Внешние прерывания

Функции передачи данных

Библиотеки Arduino

Servo — библиотека управления сервоприводами.
EEPROM — чтение и запись энергонезависимой памяти микроконтроллера.
SPI — библиотека, реализующая передачу данных через интерфейс SPI.
Stepper — библиотека управления шаговыми двигателями.

Источник